// 图形硬件服务接口
// 提供与exokernel层图形系统交互的安全接口

use std::sync::{Arc, Mutex};
use log::{info, warn, error};

// 从safe_ffi导入安全类型和API
use safe_ffi::{CapabilityId, ThreadSafeCapability, ResourceType, ExokernelResult, ExokernelError};
use safe_ffi::{SafeMemoryBuffer, FFIError, PhysicalMemoryBlock, MemoryMapping, MemoryPermissions};
use safe_ffi::exokernel::capability::create_thread_safe_capability;

// GPU资源ID
pub type GpuResourceId = u64;

// 显示设备ID
pub type DisplayDeviceId = u64;

// GPU资源类型
#[repr(C)]
#[derive(Debug, Clone, Copy, PartialEq, Eq)]
enum GpuResourceType {
    Buffer = 1,
    Texture = 2,
    Shader = 3,
    Pipeline = 4,
    CommandBuffer = 5,
}

// GPU队列类型
#[repr(C)]
#[derive(Debug, Clone, Copy, PartialEq, Eq)]
enum GpuQueueType {
    Graphics = 1,
    Compute = 2,
    Transfer = 3,
}

// 显示模式结构体
#[repr(C)]
#[derive(Debug, Clone, Copy)]
struct DisplayMode {
    width: u32,
    height: u32,
    refresh_rate: u32,
    pixel_format: u32,
    pitch: u32,
}

// GPU缓冲区描述
#[repr(C)]
#[derive(Debug, Clone, Copy)]
struct GpuBufferDesc {
    size: u64,
    usage: u32,
}

// GPU纹理描述
#[repr(C)]
#[derive(Debug, Clone, Copy)]
struct GpuTextureDesc {
    width: u32,
    height: u32,
    format: u32,
    usage: u32,
}

// 图形服务错误类型
type GraphicsResult<T> = Result<T, ExokernelError>;

// 显示模式的安全Rust封装
#[derive(Debug, Clone, Copy)]
pub struct DisplayModeInfo {
    pub width: u32,
    pub height: u32,
    pub refresh_rate: u32,
    pub pixel_format: u32,
    pub pitch: u32,
}

// GPU缓冲区描述的安全Rust封装
#[derive(Debug, Clone, Copy)]
pub struct BufferDescriptor {
    pub size: u64,
    pub usage: u32,
}

// GPU纹理描述的安全Rust封装
#[derive(Debug, Clone, Copy)]
pub struct TextureDescriptor {
    pub width: u32,
    pub height: u32,
    pub format: u32,
    pub usage: u32,
}

// 图形服务
pub struct GraphicsService {
    mem_cap: Arc<Mutex<ThreadSafeCapability>>,
    io_cap: Arc<Mutex<ThreadSafeCapability>>,
    initialized: bool,
}

impl GraphicsService {
    // 创建新的图形服务实例
    pub fn new(mem_cap: ThreadSafeCapability) -> Self {
        GraphicsService {
            mem_cap: Arc::new(Mutex::new(mem_cap)),
            io_cap: Arc::new(Mutex::new(create_thread_safe_capability(0, ResourceType::Io))),
            initialized: false,
        }
    }
    
    // 初始化图形服务
    pub fn init(&mut self) -> GraphicsResult<()> {
        info!("Initializing Graphics Service");
        
        // 在实际系统中，IO能力应该由ServiceManager提供
        // 这里使用默认的IO能力作为替代
        
        // 初始化GPU管理器
        // 使用safe_ffi提供的安全API来初始化GPU管理器
        self.initialize_gpu_manager()?;
        
        // 初始化显示管理器
        self.initialize_display_manager()?;
        
        self.initialized = true;
        info!("Graphics Service initialized successfully");
        Ok(())
    }
    
    // 安全地初始化GPU管理器
    fn initialize_gpu_manager(&self) -> GraphicsResult<()> {
        // 在实际系统中，这里应该调用safe_ffi提供的安全API来初始化GPU管理器
        // 由于当前safe_ffi库没有提供直接的GPU初始化API，我们模拟初始化成功
        info!("GPU manager initialized successfully (simulated)");
        Ok(())
    }
    
    // 安全地初始化显示管理器
    fn initialize_display_manager(&self) -> GraphicsResult<()> {
        // 在实际系统中，这里应该调用safe_ffi提供的安全API来初始化显示管理器
        // 由于当前safe_ffi库没有提供直接的显示初始化API，我们模拟初始化成功
        info!("Display manager initialized successfully (simulated)");
        Ok(())
    }
    
    // 创建GPU缓冲区
    pub fn create_buffer(&self, desc: BufferDescriptor) -> GraphicsResult<GpuResourceId> {
        if !self.initialized {
            return Err(ExokernelError::InitializationFailed);
        }
        
        // 在实际系统中，这里应该调用safe_ffi提供的安全API来创建GPU缓冲区
        // 由于当前safe_ffi库没有提供直接的GPU资源创建API，我们模拟创建成功
        info!("Buffer created successfully (simulated)");
        
        // 使用内存能力来模拟创建GPU资源
        let mem_cap = self.mem_cap.lock().map_err(|_| ExokernelError::ResourceAllocationFailed)?;
        
        // 模拟分配物理内存块用于缓冲区
        let mut pmem_block = PhysicalMemoryBlock::allocate(desc.size, MemoryPermissions::read_write())?;
        
        // 创建映射
        let mapping = pmem_block.map(desc.size, MemoryPermissions::read_write())?;
        
        // 释放映射，保留物理内存块（在实际系统中，GPU会管理这些资源）
        drop(mapping);
        
        // 生成一个模拟的资源ID
        let resource_id = pmem_block.id() as GpuResourceId;
        
        Ok(resource_id)
    }
    
    // 创建GPU纹理
    pub fn create_texture(&self, desc: TextureDescriptor) -> GraphicsResult<GpuResourceId> {
        if !self.initialized {
            return Err(ExokernelError::InitializationFailed);
        }
        
        // 在实际系统中，这里应该调用safe_ffi提供的安全API来创建GPU纹理
        // 由于当前safe_ffi库没有提供直接的GPU资源创建API，我们模拟创建成功
        info!("Texture created successfully (simulated)");
        
        // 使用内存能力来模拟创建GPU资源
        let mem_cap = self.mem_cap.lock().map_err(|_| ExokernelError::ResourceAllocationFailed)?;
        
        // 计算纹理大小（简化版）
        let bytes_per_pixel = 4; // 假设RGBA8格式
        let texture_size = (desc.width as u64) * (desc.height as u64) * bytes_per_pixel;
        
        // 模拟分配物理内存块用于纹理
        let mut pmem_block = PhysicalMemoryBlock::allocate(texture_size, MemoryPermissions::read_write())?;
        
        // 创建映射
        let mapping = pmem_block.map(texture_size, MemoryPermissions::read_write())?;
        
        // 释放映射，保留物理内存块（在实际系统中，GPU会管理这些资源）
        drop(mapping);
        
        // 生成一个模拟的资源ID
        let resource_id = pmem_block.id() as GpuResourceId;
        
        Ok(resource_id)
    }
    
    // 映射GPU资源到内存
    pub fn map_resource(&self, resource_id: GpuResourceId) -> GraphicsResult<MemoryMapping> {
        if !self.initialized {
            return Err(ExokernelError::InitializationFailed);
        }
        
        // 在实际系统中，这里应该调用safe_ffi提供的安全API来映射GPU资源
        // 由于当前safe_ffi库没有提供直接的GPU资源映射API，我们模拟映射成功
        info!("Resource mapped successfully (simulated)");
        
        // 使用内存能力来模拟映射GPU资源
        let mem_cap = self.mem_cap.lock().map_err(|_| ExokernelError::InvalidResourceId)?;
        
        // 模拟创建一个物理内存块（实际系统中应该从GPU资源获取）
        let size = 4096; // 假设一个合理的默认大小
        let mut pmem_block = PhysicalMemoryBlock::allocate(size, MemoryPermissions::read_write())?;
        
        // 创建映射
        let mapping = pmem_block.map(size, MemoryPermissions::read_write())?;
        
        Ok(mapping)
    }
    
    // 从内存中取消映射GPU资源
    pub fn unmap_resource(&self, resource_id: GpuResourceId) -> GraphicsResult<()> {
        if !self.initialized {
            return Err(ExokernelError::InitializationFailed);
        }
        
        // 在实际系统中，这里应该调用safe_ffi提供的安全API来取消映射GPU资源
        // 由于当前safe_ffi库没有提供直接的GPU资源取消映射API，我们模拟取消映射成功
        info!("Resource unmapped successfully (simulated)");
        
        // 在实际系统中，这里应该释放与该资源相关的映射
        // 但由于我们使用了RAII模式（通过Drop trait），映射会在超出作用域时自动释放
        
        Ok(())
    }
    
    // 提交命令缓冲区到GPU队列
    pub fn submit_command_buffer(&self, queue_id: u32, command_buffer: &[u8]) -> GraphicsResult<()> {
        if !self.initialized {
            return Err(ExokernelError::InitializationFailed);
        }
        
        // 在实际系统中，这里应该调用safe_ffi提供的安全API来提交命令缓冲区
        // 由于当前safe_ffi库没有提供直接的GPU命令提交API，我们模拟提交成功
        info!("Command buffer submitted successfully (simulated)");
        
        // 使用IO能力来模拟提交命令缓冲区
        let io_cap = self.io_cap.lock().map_err(|_| ExokernelError::OperationFailed)?;
        
        // 实际系统中，这里应该使用safe_ffi提供的安全API将命令缓冲区提交到GPU队列
        // 但由于我们没有这些API，我们只记录命令缓冲区的大小
        info!("Submitted command buffer: size={}, queue_id={}", command_buffer.len(), queue_id);
        
        Ok(())
    }
    
    // 释放GPU资源
    pub fn free_resource(&self, resource_id: GpuResourceId) -> GraphicsResult<()> {
        if !self.initialized {
            return Err(ExokernelError::InitializationFailed);
        }
        
        // 在实际系统中，这里应该调用safe_ffi提供的安全API来释放GPU资源
        // 由于当前safe_ffi库没有提供直接的GPU资源释放API，我们模拟释放成功
        info!("Resource freed successfully (simulated)");
        
        // 使用内存能力来模拟释放GPU资源
        let mem_cap = self.mem_cap.lock().map_err(|_| ExokernelError::InvalidResourceId)?;
        
        // 在实际系统中，这里应该释放与该资源ID相关的物理内存块
        
        Ok(())
    }
    
    // 获取显示设备数量
    pub fn get_display_device_count(&self) -> Result<u32, GraphicsError> {
        if !self.initialized {
            return Err(GraphicsError::InitializationFailed);
        }
        
        let count = unsafe { exokernel_display_get_device_count() };
        Ok(count)
    }
    
    // 获取显示设备ID
    pub fn get_display_device_id(&self, index: u32) -> Result<DisplayDeviceId, GraphicsError> {
        if !self.initialized {
            return Err(GraphicsError::InitializationFailed);
        }
        
        let device_id = unsafe { exokernel_display_get_device_id(index) };
        if device_id == 0 {
            return Err(GraphicsError::InvalidDeviceId);
        }
        
        Ok(device_id)
    }
    
    // 设置显示模式
    pub fn set_display_mode(&self, device_id: DisplayDeviceId, mode_index: u32) -> Result<(), GraphicsError> {
        if !self.initialized {
            return Err(GraphicsError::InitializationFailed);
        }
        
        if !unsafe { 
            exokernel_display_set_mode(*self.io_cap, device_id, mode_index) 
        } {
            return Err(GraphicsError::InvalidModeIndex);
        }
        
        info!("Set display mode: device_id={}, mode_index={}", device_id, mode_index);
        Ok(())
    }
    
    // 获取显示模式数量
    pub fn get_display_mode_count(&self, device_id: DisplayDeviceId) -> GraphicsResult<u32> {
        if !self.initialized {
            return Err(ExokernelError::InitializationFailed);
        }
        
        // 在实际系统中，这里应该调用safe_ffi提供的安全API来获取显示模式数量
        // 由于当前safe_ffi库没有提供直接的显示API，我们模拟获取成功
        info!("Display mode count retrieved successfully (simulated)");
        
        // 使用IO能力来模拟获取显示模式数量
        let io_cap = self.io_cap.lock().map_err(|_| ExokernelError::InvalidDeviceId)?;
        
        // 模拟返回一些显示模式数量
        let count = 8; // 假设一个合理的默认数量
        
        info!("Display device {} has {} modes available", device_id, count);
        Ok(count)
    }
    
    // 获取显示模式信息
    pub fn get_display_mode_info(&self, device_id: DisplayDeviceId, mode_index: u32) -> GraphicsResult<DisplayModeInfo> {
        if !self.initialized {
            return Err(ExokernelError::InitializationFailed);
        }
        
        // 在实际系统中，这里应该调用safe_ffi提供的安全API来获取显示模式信息
        // 由于当前safe_ffi库没有提供直接的显示API，我们模拟获取成功
        info!("Display mode info retrieved successfully (simulated)");
        
        // 使用IO能力来模拟获取显示模式信息
        let io_cap = self.io_cap.lock().map_err(|_| ExokernelError::InvalidModeIndex)?;
        
        // 模拟返回一些显示模式信息
        let mode_info = DisplayModeInfo {
            width: match mode_index {
                0 => 640, 1 => 800, 2 => 1024, 3 => 1280, 4 => 1366, 5 => 1440, 6 => 1920, 7 => 2560, _ => 1024
            },
            height: match mode_index {
                0 => 480, 1 => 600, 2 => 768, 3 => 720, 4 => 768, 5 => 900, 6 => 1080, 7 => 1440, _ => 768
            },
            refresh_rate: 60,
            pixel_format: 0x01, // 假设的RGBA8格式
            pitch: match mode_index {
                0 => 2560, 1 => 3200, 2 => 4096, 3 => 5120, 4 => 5464, 5 => 5760, 6 => 7680, 7 => 10240, _ => 4096
            },
        };
        
        info!("Retrieved display mode {} for device {}: {}x{}@{}", 
              mode_index, device_id, mode_info.width, mode_info.height, mode_info.refresh_rate);
        Ok(mode_info)
    }
    
    // 将缓冲区提交到显示设备
    pub fn present_buffer(&self, device_id: DisplayDeviceId, buffer_id: GpuResourceId) -> GraphicsResult<()> {
        if !self.initialized {
            return Err(ExokernelError::InitializationFailed);
        }
        
        // 在实际系统中，这里应该调用safe_ffi提供的安全API来提交缓冲区到显示设备
        // 由于当前safe_ffi库没有提供直接的显示API，我们模拟提交成功
        info!("Buffer presented to display successfully (simulated)");
        
        // 使用IO能力来模拟提交缓冲区到显示设备
        let io_cap = self.io_cap.lock().map_err(|_| ExokernelError::OperationFailed)?;
        
        info!("Presented buffer to display: device_id={}, buffer_id={}", 
              device_id, buffer_id);
        Ok(())
    }
    
    // 设置主显示设备
    pub fn set_primary_display(&self, device_id: DisplayDeviceId) -> GraphicsResult<()> {
        if !self.initialized {
            return Err(ExokernelError::InitializationFailed);
        }
        
        // 在实际系统中，这里应该调用safe_ffi提供的安全API来设置主显示设备
        // 由于当前safe_ffi库没有提供直接的显示API，我们模拟设置成功
        info!("Primary display device set successfully (simulated)");
        
        // 使用IO能力来模拟设置主显示设备
        let io_cap = self.io_cap.lock().map_err(|_| ExokernelError::InvalidDeviceId)?;
        
        info!("Set primary display device: id={}", device_id);
        Ok(())
    }
    
    // 检查服务是否已初始化
    pub fn is_initialized(&self) -> bool {
        self.initialized
    }
    
    // 清理资源
    pub fn shutdown(&mut self) {
        if self.initialized {
            info!("Shutting down Graphics Service");
            self.initialized = false;
        }
    }
}

// 全局图形服务实例
lazy_static::lazy_static! {
    pub static ref GRAPHICS_SERVICE: std::sync::Arc<std::sync::Mutex<GraphicsService>> = {
        let service = GraphicsService::new();
        std::sync::Arc::new(std::sync::Mutex::new(service))
    };
}